複数のクアッドローターがケーブルで吊り下げられたペイロードを協調して輸送する技術は、災害救助や物流、建設などの分野で大きな可能性を秘めている。しかし従来の手法は中央制御装置や機体間の頻繁な通信を必要とし、システムの頑健性や拡張性に課題があった。また、ペイロードの揺れや風外乱への対応も重要な問題である。IEEE/RSJ IROS 2026で発表予定の論文では、GPAC（Geometric, Parallel, Adaptive, and Cautious）と呼ばれる新しい分散制御アーキテクチャを提案し、これらの課題に取り組んでいる。GPACの核心は「暗黙の協調」であり、各クアッドローターが自身のケーブルの角度と張力を測定するだけで、自分の負担する荷重割合を独立に推定する。機体の総数やペイロード質量を知らなくても、全ての機体の合力が自動的に正しい総和に収束する。ペイロードの位置は各機体のケーブル幾何学から局所的に再構成され、機体間の通信は衝突回避のための低レートな位置情報ブロードキャストのみで済む。これにより、中央調整やケーブル状態の交換が不要となる。
GPACは4層の階層構造を持ち、完全な非線形多様体上で動作する。第1層は幾何学的姿勢・位置制御であり、ケーブルによる拘束を考慮して設計されている。第2層は抗振れ制御で、ペイロードの残留振動を能動的に抑制する。第3層は拡張状態オブザーバであり、風などの外乱を推定して補償する。第4層は持続的励起を必要としない併行学習（concurrent learning）に基づく適応質量推定で、ペイロード質量をオンラインで推定する。さらに、優先順位付き制御バリア関数（CBF）に着想を得た安全フィルタを統合しており、単一制約アクティベーション下で入力対状態安全性（ISSf）マージンを厳密に保証する。理論解析により、このフィルタによる力の修正が所望姿勢をSO(3)姿勢制御器のほぼ大域安定領域内に維持することが示されており、安全性と安定性の両立が実証されている。
性能評価のため、フレキシブルケーブル、オンボードセンサ融合、風乱流を含む高忠実度シミュレーションを実施した。全ての制御・推定ループは推定器を介して閉じられており、実際の飛行環境を模擬している。13回のランダム試行において、ペイロード追跡の平均RMSEは33.8 cm、変動係数は2.8%と非常に低い値を記録した。また、機体あたりの計算コストは低く、組込みプラットフォームでのリアルタイム実行が可能である。これらの結果は、GPACが安全性を確保しつつ、高精度な分散協調輸送を実現できることを示しており、今後の実用化に向けた重要な一歩となる。本論文はIROS 2026で発表予定であり、コードとデータも公開されている。